晶閘管及其應(yīng)用課件.ppt

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1、第十三章晶閘管及其應(yīng)用第一節(jié)晶閘管第二節(jié)單相可控整流電路第三節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路第四節(jié)三相可控整流電路第五節(jié)有源逆變電路返回主目錄第一節(jié)晶閘管晶閘管原稱可控硅。它是一種較理想的大功率變流器件。一、晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理1.晶閘管的結(jié)構(gòu)大功率晶閘管的外形結(jié)構(gòu)有螺栓式和平板式兩種,晶閘管的外形和圖形符號(hào)如圖13-1所示。三個(gè)電極:陽極A,陰極K和門極G。四層(P1N1P2N2)三端(A、K、G)元件。等效電路1:三個(gè)PN結(jié)串聯(lián)等效,如圖13-2b所示。等效電路2:晶體管互補(bǔ)電路等效,如圖13-2c所示。三個(gè)PN結(jié):。如圖13-2所示。圖13-1晶

2、閘管的外型和符號(hào)塑封式螺栓式平板式圖13-2晶閘管的內(nèi)部芯片及等效電路芯片原理結(jié)構(gòu)PN結(jié)等效電路互補(bǔ)晶體管等效電路2.晶閘管的導(dǎo)通與關(guān)斷條件實(shí)驗(yàn)電路如13-3所示a)圖13-3晶閘管的導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)陽極接電源正極,門極開路,燈不亮b)圖13-3晶閘管的導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)陽極接電源正極,門極接正電壓,燈亮c)圖13-3晶閘管的導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)導(dǎo)通后斷開門極,燈仍亮實(shí)驗(yàn)總結(jié):1)不加門極電壓,即使陽極加正電壓,管子也不能導(dǎo)通。2)只有在陽極加正電壓,同時(shí)門極也加正電壓,管子才導(dǎo)通。3)一旦晶閘管導(dǎo)通,門極將失去作用。結(jié)論:晶閘管的導(dǎo)通條件:陽極加正電壓,同時(shí)門極也加正電

3、壓。晶閘管的關(guān)斷條件是:正向陽極電壓降低到一定值(或者在晶閘管陽、陰極間施加反向電壓)使流過晶閘管的電流小于維持電流。3.晶閘管的工作原理瞬時(shí)使互補(bǔ)晶體管達(dá)到飽和導(dǎo)通,即晶閘管由正向阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài);3)當(dāng)管子一旦導(dǎo)通,如斷開S,晶閘管仍能繼續(xù)導(dǎo)通的原因是強(qiáng)烈的正反饋電流取代了的作用。晶閘管的工作原理如圖13-4所示。原理分析:1)陽極加正向電壓,使互補(bǔ)晶體管有正確接法的工作電源;2)開關(guān)S閉合,給N1P2N2型晶體管的基極輸入電流,經(jīng)過強(qiáng)烈的正反饋即強(qiáng)烈正反饋圖13-4晶閘管的工作原理二、晶閘管的伏安特性晶閘管的正向伏安特性如圖13-5

4、右側(cè)所示。正向阻斷:時(shí),結(jié)處于反向偏置,管子只有很小的正向漏電流。硬導(dǎo)通:時(shí),結(jié)被擊穿,電流突然上升,管子由阻斷狀態(tài)變?yōu)檎驅(qū)顟B(tài),管子導(dǎo)通是不可控的,多次硬導(dǎo)通會(huì)損壞管子。正向?qū)ǎ洪T極有適當(dāng)?shù)牧魅耄构茏诱驅(qū)?。反向阻斷:結(jié)反偏,晶閘管只流過很小的反向電流。反向擊穿:當(dāng)反向電壓增大到反向擊穿電壓時(shí),結(jié)被擊穿,管子反向?qū)?,此時(shí)功耗很大,可能損壞。晶閘管的反向伏安特性如圖13-5左側(cè)所示。圖13-5晶閘管的伏安特性—正向轉(zhuǎn)折電壓—斷態(tài)正向不重復(fù)峰值電壓—斷態(tài)正向重復(fù)峰值電壓—反向擊穿電壓—斷態(tài)反向不重復(fù)峰值電壓—斷態(tài)反向重復(fù)峰值電壓三、

5、晶閘管的主要參數(shù)1.電壓參數(shù)(1)斷態(tài)正向重復(fù)峰值電壓和反向重復(fù)峰值電壓()是門極開路而元件的結(jié)溫為額定值時(shí),允許重復(fù)加在元件上的正(反)向峰值電壓。(13-1)(3)額定電壓指元件的標(biāo)稱電壓。選用公式為式中,是晶閘管正常工作時(shí)陽極電壓的峰值電壓(V)。(2)通態(tài)平均電壓晶閘管導(dǎo)通時(shí)管壓降的平均值,一般在0.4~1.2V之間,管壓降愈小,元件功耗愈小。2.電流參數(shù)(13-2)(1)額定電流(元件的額定通態(tài)平均電流)指晶閘管在規(guī)定的環(huán)境溫度及散熱條件下,允許通過的正弦半波電流的平均值。選用公式為式中,是可控整流電路輸出電流平均值的最大值(A);

6、K是計(jì)算系數(shù),見表13-1。(2)維持電流在室溫和門極開路時(shí),晶閘管從通態(tài)到斷態(tài)的最小電流,稱為維持電流。當(dāng)<時(shí),管子關(guān)斷。(3)擎住電流晶閘管從斷態(tài)到通態(tài),去掉門極電壓,并使其保持導(dǎo)通所需的最小電流。3.門極參數(shù)(2)門極反向峰值電壓一般門極所加反向電壓應(yīng)小于其允許電壓峰值,通常安全電壓為5V左右。(1)門極觸發(fā)電壓和電流是指在室溫下,晶閘管施加6V正向陽極電壓時(shí),使元件由斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)所必須的最小門極電流。對(duì)應(yīng)于的門極電壓,稱為門極觸發(fā)電壓。KP□—□□∣∣∣∟通態(tài)平均電壓組別,(小于100A可不標(biāo))∣∣∣∟額定電壓等級(jí)(如100V為1級(jí),

7、700V為7級(jí)等)∣∣∟額定電流系列∣∟表示普通型(K-快速型,S-雙向型,N-逆導(dǎo)型)∟表示晶閘管普通晶閘管型號(hào)命名含義如下:1)選擇晶閘管的額定電壓、額定電流時(shí),應(yīng)留有足夠的安全余量。2)要有過電壓、過電流保護(hù)措施。3)嚴(yán)格按規(guī)定散熱。4)嚴(yán)禁用兆歐表檢查晶閘管的絕緣情況。四、晶閘管的測(cè)試與使用1.萬用表測(cè)試法根據(jù)PN結(jié)單向?qū)щ娦裕萌f用表歐姆檔測(cè)試晶閘管三個(gè)電極之間的電阻,就可初步判斷管子的好壞。好的管子,陽極與陰極之間的電阻很大(接近無窮大),門極與陰極之間的電阻應(yīng)小于或接近于其反向電阻。2.晶閘管的使用注意事項(xiàng)圖13-6可控整流裝置

8、原理框圖第二節(jié)單相可控整流電路整流變壓器同步變壓器圖13-7一、單相半波可控整流電路1.電路組成及工作原理當(dāng)>0,晶閘管承受正壓,=0時(shí),晶閘管不導(dǎo)通,=0;t1時(shí)

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